电子发射源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子发射源，尤其涉及一种基于碳纳米管的冷阴极电子发射源。
【背景技术】
[0002] 电子发射显示装置在各种真空电子学器件和设备中是不可缺少的部分。在显示技 术领域，电子发射显示装置因其具有高亮度、高效率、大视角，功耗小以及体积小等优点，可 广泛应用于汽车、家用视听电器、工业仪器等领域。
[0003] 通常，电子发射显示装置中采用的电子发射源有两种类型：热阴极电子发射源和 冷阴极电子发射源。冷阴极电子发射源包括表面传导型电子发射源、场致电子发射源、金 属-绝缘层-金属（MIM)型电子发射源等。
[0004] 在MM型电子发射源的基础上，人们又发展了金属-绝缘层-半导体层-金属 (MISM)型电子发射源。MISM型电子发射源的工作原理与MM型电子发射源不相同，所述 MIM型电子发射源的电子加速是在绝缘层中进行的，而MISM型电子发射源的电子加速是在 半导体层中完成的。
[0005] MISM型电子发射源由于电子需要具有足够的平均动能才有可能穿过金属层而逸 出至真空，然而现有技术中的MISM型电子发射源中，由于电子从半导体层进入经书层时需 要克服的势垒往往比电子的平均动能高，因而造成电子发射率低。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，确有必要提供一种具有较高电子发射率的电子发射源。
[0007] -种电子发射源，包括：依次层叠设置的第一电极、一半导体层、一绝缘层以及一 第二电极，所述第一电极作为该电子发射源的电子发射端，其中，所述半导体层具有多个孔 洞间隔设置，所述第一电极为一碳纳米管层，该碳纳米管层在对应多个孔洞位置处悬空设 置。
[0008] -种电子发射源，包括一绝缘层，所述绝缘层具有相对的第一表面及第二表面，一 第二电极设置于所述第一表面，一半导体层设置于所述第二表面，一碳纳米管层设置于所 述半导体层远离绝缘层的表面，所述半导体层远离绝缘层的表面具有多个孔洞形成一图案 化的表面，所述碳纳米管层覆盖所述图案化的表面，且对应孔洞位置处的碳纳米管层悬空 设置。
[0009] 与现有技术相比较，本发明提供的电子发射源中，由于第一电极为碳纳米管层，有 利于电子出射；并且半导体层中设置有多个孔洞，能够减少电子穿越半导体层造成的能量 损失，从而电子能够更加容易的从孔洞位置处透射出碳纳米管层，并且使得电子具有更大 的动能以穿过所述碳纳米管层形成电子发射，提高了电子发射率。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明第一实施例提供的电子发射源的结构示意图。
[0011] 图2是本发明碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0012] 图3是本发明多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0013] 图4是本发明非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0014] 图5是本发明扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0015] 图6是本发明第二实施例提供的电子发射源的结构示意图。
[0016] 图7为电子发射源中具有汇流电极的结构示意图。
[0017] 图8为本发明第三实施例提供的电子发射装置的结构示意图。
[0018] 图9是本发明第四实施例提供的电子发射装置的结构示意图。
[0019] 图10是图9中电子发射装置中所述电子发射源沿X-X线的剖视图。
[0020] 图11是本发明第五实施例提供的电子发射显示器的结构示意图。
[0021] 图12为图11所述电子发射显示器的电子发射显示效果图。
[0022] 图13为本发明第六实施例提供的电子发射装置的结构示意图。
[0023] 图14为图13所述电子发射装置沿XIV-XIV线的剖视图。
[0024] 图15为本发明第七实施例提供的电子发射显示器的剖视图。
[0025] 主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种电子发射源，包括：依次层叠设置的第一电极、一半导体层、一绝缘层以及一第 二电极，所述第一电极作为该电子发射源的电子发射端，其特征在于，所述半导体层具有多 个孔洞间隔设置，所述第一电极为一碳纳米管层，该碳纳米管层在对应多个孔洞位置处悬 空设置。
2. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述半导体层为一图案化的连续的 结构。
3. 如权利要求2所述的电子发射源，其特征在于，所述多个孔洞为多个盲孔，所述多个 盲孔至少设置于所述半导体层靠近碳纳米管层的表面。
4. 如权利要求3所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层覆盖所述多个盲孔。
5. 如权利要求2所述的电子发射源，其特征在于，所述多个孔洞为多个通孔，所述多个 通孔沿所述半导体层的厚度方向贯穿所述半导体层。
6. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述多个孔洞的占空比为I: 10至1 : 1〇
7. 如权利要求6所述的电子发射源，其特征在于，所述孔洞的孔径为5纳米至50纳米。
8. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述半导体层被所述孔洞分割成相 互间隔的区块形成一不连续的结构。
9. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管 沿同一方向择优取向延伸，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述半导体层与所述碳纳米管 层接触的表面。
10. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层由纯碳纳米管组 成。
11. 如权利要求10所述的电子发射源，其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力 相互连接，相互接触形成一自支撑结构。
12. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括碳纳米管膜、 碳纳米管线或两者组合。
13. 如权利要求12所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括一单层碳纳 米管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜。
14. 如权利要求12所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个平行设 置的碳纳米管线、多个交叉设置的碳纳米管线，所述多个交叉设置的碳纳米管线组成一网 状结构。
15. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，进一步包括一电子收集层设置于所 述半导体层与所述绝缘层之间，所述电子收集层为一导电层。
16. 如权利要求15所述的电子发射源，其特征在于，所述电子收集层为一石墨烯膜，所 述石墨烯膜包括至少一层石墨烯。
17. 如权利要求15所述的电子发射源，其特征在于，所述电子收集层为一碳纳米管层， 所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管相互连接形成一导电网络。
18. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，进一步包括两个汇流电极相对间 隔的设置于所述碳纳米管层远离半导体层的表面，通过汇流电极向所述碳纳米管层输入电 流。
19. 一种电子发射源，包括一绝缘层，所述绝缘层具有相对的第一表面及第二表面，一 第二电极设置于所述第一表面，一半导体层设置于所述第二表面，一碳纳米管层设置于所 述半导体层远离绝缘层的表面，所述半导体层远离绝缘层的表面具有多个孔洞形成一图案 化的表面，所述碳纳米管层覆盖所述图案化的表面，且对应孔洞位置处的碳纳米管层悬空 设置。
【专利摘要】本发明涉及一种电子发射源，包括：依次层叠设置的第一电极、一半导体层、一绝缘层以及一第二电极，所述第一电极作为该电子发射源的电子发射端，其特征在于，所述半导体层具有多个孔洞间隔设置，所述第一电极为一碳纳米管层，该碳纳米管层在对应多个孔洞位置处悬空设置。
【IPC分类】H01J1-308
【公开号】CN104795293
【申请号】CN201410024418
【发明人】柳鹏, 李德杰, 张春海, 周段亮, 杜秉初, 范守善
【申请人】清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月20日
【公告号】US20150206693